計(jì)算機(jī)控制中的網(wǎng)絡(luò)與通訊技術(shù)

第6章

計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中的網(wǎng)絡(luò)與通信技術(shù)

NetworkandCommunicationTechnologyofComputerControlSystem計(jì)算機(jī)控制中的網(wǎng)絡(luò)與通訊技術(shù)全文共99頁，當(dāng)前為第1頁。本章主要內(nèi)容計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)概述數(shù)據(jù)通信技術(shù)工業(yè)控制計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通訊2023/6/102計(jì)算機(jī)控制技術(shù)計(jì)算機(jī)控制中的網(wǎng)絡(luò)與通訊技術(shù)全文共99頁，當(dāng)前為第2頁。6.1Unit1

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)概述

IntroductionofComputerNetwork計(jì)算機(jī)控制中的網(wǎng)絡(luò)與通訊技術(shù)全文共99頁，當(dāng)前為第3頁。本節(jié)主要內(nèi)容計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的定義計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分類計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的協(xié)議層次模型計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)設(shè)備2023/6/104計(jì)算機(jī)控制技術(shù)計(jì)算機(jī)控制中的網(wǎng)絡(luò)與通訊技術(shù)全文共99頁，當(dāng)前為第4頁。6.1.1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的定義

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是指把若干臺地理位置不同且具有獨(dú)立功能的計(jì)算機(jī)或設(shè)備，通過通訊設(shè)備和線路相互連接起來，以實(shí)現(xiàn)信息的傳輸和資源共享的一種計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。網(wǎng)絡(luò)中的各臺計(jì)算機(jī)或設(shè)備（或稱為節(jié)點(diǎn)）之間相互通信，并能實(shí)現(xiàn)資源共享。資源包括硬件資源、軟件資源和數(shù)據(jù)庫資源。2023/6/105計(jì)算機(jī)控制技術(shù)計(jì)算機(jī)控制中的網(wǎng)絡(luò)與通訊技術(shù)全文共99頁，當(dāng)前為第5頁。6.1.2計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分類（1）局域網(wǎng)LAN（LocalAreaNetwork)計(jì)算機(jī)硬件設(shè)備不大、通信線路不長、采用單一的傳輸介質(zhì)、覆蓋范圍小。區(qū)域網(wǎng)MAN(MetropolitanAreaNetWork)通常覆蓋一個(gè)區(qū)域城市，又稱城域網(wǎng)。廣域網(wǎng)WAN（WideAreaNetwork)不僅可以把多個(gè)局域網(wǎng)連在一起，，也可以把世界各地的局域網(wǎng)連在一起，傳輸裝置和媒體由電信部門提供。1.按網(wǎng)絡(luò)的跨度分類計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中一般采用局域網(wǎng)或局域網(wǎng)的互連。2023/6/106計(jì)算機(jī)控制技術(shù)計(jì)算機(jī)控制中的網(wǎng)絡(luò)與通訊技術(shù)全文共99頁，當(dāng)前為第6頁。6.1.2計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分類（2）2.按網(wǎng)絡(luò)的拓樸結(jié)構(gòu)分類網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)定義：

在計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)絡(luò)中，網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)?Topology)結(jié)構(gòu)是指網(wǎng)絡(luò)中的各臺計(jì)算機(jī)、設(shè)備之間相互連接的方式。

2023/6/107計(jì)算機(jī)控制技術(shù)計(jì)算機(jī)控制中的網(wǎng)絡(luò)與通訊技術(shù)全文共99頁，當(dāng)前為第7頁。6.1.2計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分類（3）按網(wǎng)絡(luò)的拓樸結(jié)構(gòu)分類：星形網(wǎng):

以一臺中心處理機(jī)為主而構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)，其他入網(wǎng)的計(jì)算機(jī)僅與該中心處理機(jī)之間有直接的物理鏈路，中心處理機(jī)采用分時(shí)的方法為入網(wǎng)機(jī)器服務(wù)。

總線型網(wǎng):所有入網(wǎng)機(jī)器共用一條傳輸線路，機(jī)器通過專用的分接頭接入線路。由于線路對信號的衰減作用，總線形網(wǎng)僅用于有限的區(qū)域，常用于組建局域網(wǎng)。2023/6/108計(jì)算機(jī)控制技術(shù)計(jì)算機(jī)控制中的網(wǎng)絡(luò)與通訊技術(shù)全文共99頁，當(dāng)前為第8頁。6.1.2計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分類（4）按網(wǎng)絡(luò)的拓樸結(jié)構(gòu)分類：環(huán)形網(wǎng):入網(wǎng)機(jī)器通過中繼器接入網(wǎng)絡(luò)，每個(gè)中繼器僅與兩個(gè)相鄰的中繼器有直接的物理線路，所有的中繼器及其物理線路構(gòu)成了一個(gè)環(huán)狀的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，環(huán)形網(wǎng)也是局域網(wǎng)的一種主要形式。網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò):利用專門負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)通信和傳輸?shù)墓?jié)點(diǎn)機(jī)構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)，入網(wǎng)機(jī)器直接接入節(jié)點(diǎn)機(jī)進(jìn)行通信，網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)主要用于地理范圍大、入網(wǎng)機(jī)器多的環(huán)境，例如構(gòu)造廣域網(wǎng)。

2023/6/109計(jì)算機(jī)控制技術(shù)計(jì)算機(jī)控制中的網(wǎng)絡(luò)與通訊技術(shù)全文共99頁，當(dāng)前為第9頁。6.1.2計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分類（5）3.按管理性質(zhì)分類專用網(wǎng)：公用網(wǎng)：由電信部門組建、管理和控制，網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的傳輸和轉(zhuǎn)換可供任何部門和個(gè)人使用；公用網(wǎng)常用于遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建，支持用戶的遠(yuǎn)程通信

。由用戶部門組建經(jīng)營的網(wǎng)絡(luò)，不允許其它用戶和部門使用；由于投資因素，專用網(wǎng)常為局域網(wǎng)或者是通過租借電信部門的線路而組建的廣域網(wǎng)。2023/6/1010計(jì)算機(jī)控制技術(shù)計(jì)算機(jī)控制中的網(wǎng)絡(luò)與通訊技術(shù)全文共99頁，當(dāng)前為第10頁。6.1.2計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分類（6）4.按信息交換方式分類報(bào)文交換網(wǎng)：分組交換網(wǎng)：電路交換網(wǎng)：類同報(bào)文交換技術(shù)，但規(guī)定了交換機(jī)處理和傳輸數(shù)據(jù)的長度（稱之為分組），不同用戶的數(shù)據(jù)分組可以交織出現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)中的物理鏈路上傳輸。

類同電話方式，具有建立鏈路、數(shù)據(jù)傳輸和釋放鏈路三個(gè)階段；通信過程中，自始至終占用該鏈路。且不允許其它用戶共享其信道資源。

交換機(jī)采用具有“存儲(chǔ)—轉(zhuǎn)發(fā)”能力的計(jì)算機(jī)，用戶數(shù)據(jù)可以暫時(shí)保存在交換機(jī)內(nèi)，等待線路空閑時(shí)，再進(jìn)行用戶數(shù)據(jù)的一次傳輸。2023/6/1011計(jì)算機(jī)控制技術(shù)計(jì)算機(jī)控制中的網(wǎng)絡(luò)與通訊技術(shù)全文共99頁，當(dāng)前為第11頁。6.1.2計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分類（7）5.按邏輯功能分類通信子網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)中面向數(shù)據(jù)通信的資源集合，主要支持用戶數(shù)據(jù)的傳輸；該子網(wǎng)包括傳輸線路、交換機(jī)和網(wǎng)絡(luò)控制中心等硬件設(shè)施。

資源子網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)中面向數(shù)據(jù)處理的資源集合，主要支持用戶的應(yīng)用；該子網(wǎng)由用戶的主機(jī)資源組成，包括接入網(wǎng)絡(luò)的用戶主機(jī)，以及面向應(yīng)用的外設(shè)（例如終端）、軟件和可共享的數(shù)據(jù)（例如公共數(shù)據(jù)庫）等。2023/6/1012計(jì)算機(jī)控制技術(shù)計(jì)算機(jī)控制中的網(wǎng)絡(luò)與通訊技術(shù)全文共99頁，當(dāng)前為第12頁。6.1.3計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的協(xié)議層次模型（1）計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的實(shí)質(zhì)定義和描述一組用于計(jì)算機(jī)及其通訊設(shè)施之間互連的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范的集合，遵循這組規(guī)范可以很方便的實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)設(shè)備之間的通訊。

制定標(biāo)準(zhǔn)和協(xié)議的目的能夠支持異種計(jì)算機(jī)間的互連與通信能夠支持多種通信媒體能夠支持多種處理業(yè)務(wù)能夠支持高級的人機(jī)接口具有可擴(kuò)充能力2023/6/1013計(jì)算機(jī)控制技術(shù)計(jì)算機(jī)控制中的網(wǎng)絡(luò)與通訊技術(shù)全文共99頁，當(dāng)前為第13頁。6.1.3計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的協(xié)議層次模型（2）應(yīng)用層表示層會(huì)話層傳輸層網(wǎng)絡(luò)層物理層數(shù)據(jù)鏈路層邏輯鏈路控制層（LLC）介質(zhì)存取控制層（MAC）七層模型示意圖2023/6/1014計(jì)算機(jī)控制技術(shù)計(jì)算機(jī)控制中的網(wǎng)絡(luò)與通訊技術(shù)全文共99頁，當(dāng)前為第14頁。6.1.3計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的協(xié)議層次模型（3）1.OSI(開放系統(tǒng)互連)模型物理層（PhysicalLayer）提供了建立網(wǎng)絡(luò)的物理及電氣連接特性，如雙絞線電纜、光纜、同軸電纜、連接器等等?？梢哉J(rèn)為這一層是一個(gè)硬件層，通常做成芯片，印刷電路板（網(wǎng)絡(luò)適配器）和電纜等。

2023/6/1015計(jì)算機(jī)控制技術(shù)計(jì)算機(jī)控制中的網(wǎng)絡(luò)與通訊技術(shù)全文共99頁，當(dāng)前為第15頁。6.1.3計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的協(xié)議層次模型（4）數(shù)據(jù)鏈路層（DataLinkLayer）介質(zhì)存取控制（MAC）層：MAC子層負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)訪問（無論是令牌傳遞還是帶沖突的邏輯鏈路控制檢測）和網(wǎng)絡(luò)控制。邏輯鏈路控制（LLC）層。

LLC子層工作于MAC子層之上，主要負(fù)責(zé)發(fā)送和接收用戶的數(shù)據(jù)信息。這一層的大部分或全部內(nèi)容由網(wǎng)絡(luò)適配器上的芯片實(shí)現(xiàn)，而再往上的各層則是由軟件（網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動(dòng)器）來實(shí)現(xiàn)的。2023/6/1016計(jì)算機(jī)控制技術(shù)計(jì)算機(jī)控制中的網(wǎng)絡(luò)與通訊技術(shù)全文共99頁，當(dāng)前為第16頁。6.1.3計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的協(xié)議層次模型（5）網(wǎng)絡(luò)層（NetworkLayer）這一層切換路由信息包，使之到達(dá)它們的目的地。網(wǎng)絡(luò)層負(fù)責(zé)尋址及傳送信息包。

傳輸層（TransportLayer）當(dāng)同一時(shí)刻有多個(gè)信息包在傳送時(shí)，傳輸層將控制信息報(bào)文組成部件的順序并規(guī)范輸入的信息流。如果來了一個(gè)重復(fù)的信息包，傳輸層將識別出它是重復(fù)的并將其丟棄。2023/6/1017計(jì)算機(jī)控制技術(shù)計(jì)算機(jī)控制中的網(wǎng)絡(luò)與通訊技術(shù)全文共99頁，當(dāng)前為第17頁。6.1.3計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的協(xié)議層次模型（6）會(huì)話層（SessionLayer）這一層的功能是使運(yùn)行于兩個(gè)工作站上的應(yīng)用程序能夠協(xié)調(diào)其間的通信使之成為一個(gè)獨(dú)立的會(huì)話，可以把它當(dāng)作是一個(gè)高度結(jié)構(gòu)化的對話。會(huì)話層負(fù)責(zé)會(huì)話的建立，支持會(huì)話期間對信息包的發(fā)送與接收的管理及結(jié)束會(huì)話。

2023/6/1018計(jì)算機(jī)控制技術(shù)計(jì)算機(jī)控制中的網(wǎng)絡(luò)與通訊技術(shù)全文共99頁，當(dāng)前為第18頁。6.1.3計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的協(xié)議層次模型（7）表示層（PresentationLayer）當(dāng)各種計(jì)算機(jī)打算彼此傳送信息時(shí)，表示層可將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為機(jī)器內(nèi)部的數(shù)字格式或者完成其逆過程。應(yīng)用層（ApplicationLayer）OSI模型中的這一層可以被應(yīng)用程序使用。一條將要通過網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)男畔?bào)文在這一層進(jìn)入OSI模型向下一層傳送，最后傳輸至物理層，并在打包后傳輸至其它工作站。之后由目的工作站的物理層向上傳送，經(jīng)過那個(gè)工作站中的應(yīng)用層直至到達(dá)需要這份信息報(bào)文的應(yīng)用程序。2023/6/1019計(jì)算機(jī)控制技術(shù)計(jì)算機(jī)控制中的網(wǎng)絡(luò)與通訊技術(shù)全文共99頁，當(dāng)前為第19頁。6.1.3計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的協(xié)議層次模型（8）2.層間協(xié)議OSI中的層間通信具有兩種含義相鄰層之間的通信發(fā)生在相鄰的上下層之間，屬于局部問題。標(biāo)準(zhǔn)中定義了通信的內(nèi)容，未規(guī)定這些內(nèi)容的具體表現(xiàn)形式和層間通信實(shí)現(xiàn)的具體方法對等層之間的通信發(fā)生在不同開放系統(tǒng)的相同層次之間，屬于對等層實(shí)體之間的信息交換，以保證相應(yīng)層次功能的實(shí)現(xiàn)和服務(wù)的提供。標(biāo)準(zhǔn)中利用定義協(xié)議來規(guī)定對等層之間的交換信息格式和交換時(shí)序2023/6/1020計(jì)算機(jī)控制技術(shù)計(jì)算機(jī)控制中的網(wǎng)絡(luò)與通訊技術(shù)全文共99頁，當(dāng)前為第20頁。6.1.3計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的協(xié)議層次模型（9）在OSI環(huán)境中，對等層之間的通信是目的，相鄰層之間的通信是手段NNN-1N-1物理層物理層OSI環(huán)境下的層間通信2023/6/1021計(jì)算機(jī)控制技術(shù)計(jì)算機(jī)控制中的網(wǎng)絡(luò)與通訊技術(shù)全文共99頁，當(dāng)前為第21頁。6.1.4計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)絡(luò)（1）LAN的定義是允許中等地域的眾多獨(dú)立設(shè)備通過中等速率的物理信道直接互連可進(jìn)行通信的數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)。描述和比較LAN的因素傳輸媒體：即用于附接網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的電纜類型傳輸技術(shù)：使用傳輸媒體進(jìn)行通信的技術(shù)網(wǎng)絡(luò)拓補(bǔ)：指組網(wǎng)時(shí)的電纜鋪設(shè)形式訪問控制方法：網(wǎng)絡(luò)設(shè)備訪問傳輸媒體的控制方法2023/6/1022計(jì)算機(jī)控制技術(shù)計(jì)算機(jī)控制中的網(wǎng)絡(luò)與通訊技術(shù)全文共99頁，當(dāng)前為第22頁。6.1.4計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)絡(luò)（2）1.局域網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)星形結(jié)構(gòu)星形結(jié)構(gòu)由中央結(jié)點(diǎn)和分支結(jié)點(diǎn)所構(gòu)成，各個(gè)分支結(jié)點(diǎn)均與中央結(jié)點(diǎn)具有點(diǎn)到點(diǎn)的物理連接，分支結(jié)點(diǎn)之間沒有直接的物理通路。分支結(jié)點(diǎn)中央結(jié)點(diǎn)星形結(jié)構(gòu)示意圖2023/6/1023計(jì)算機(jī)控制技術(shù)計(jì)算機(jī)控制中的網(wǎng)絡(luò)與通訊技術(shù)全文共99頁，當(dāng)前為第23頁。6.1.4計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)絡(luò)（3）星形結(jié)構(gòu)通信方式：任何兩個(gè)分支結(jié)點(diǎn)之間的通信都要通過主結(jié)點(diǎn)，該主結(jié)點(diǎn)集中來自各分支結(jié)點(diǎn)的信息，按照一種集中式的通信控制策略，把集中到主結(jié)點(diǎn)的信息轉(zhuǎn)發(fā)給相應(yīng)的分支結(jié)點(diǎn)。主結(jié)點(diǎn)的信息存儲(chǔ)容量大，通信處理量大，硬、軟件較復(fù)雜。

各分支結(jié)點(diǎn)的通信處理負(fù)擔(dān)卻較小，只需具備簡單的點(diǎn)到點(diǎn)的通迅功能。2023/6/1024計(jì)算機(jī)控制技術(shù)計(jì)算機(jī)控制中的網(wǎng)絡(luò)與通訊技術(shù)全文共99頁，當(dāng)前為第24頁。6.1.4計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)絡(luò)（4）星形結(jié)構(gòu)典型的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)是基于電路交換的電話交換網(wǎng)。優(yōu)點(diǎn)：星形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)屬于集中型網(wǎng)絡(luò)，易于將信息流匯集起來，從而提高全網(wǎng)絡(luò)的信息處理效率，適用于各站之間信息流量較大的場合。

缺點(diǎn)：可靠性較低，如果主結(jié)點(diǎn)發(fā)生故障，那么將影響全網(wǎng)絡(luò)的通信。2023/6/1025計(jì)算機(jī)控制技術(shù)計(jì)算機(jī)控制中的網(wǎng)絡(luò)與通訊技術(shù)全文共99頁，當(dāng)前為第25頁。6.1.4計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)絡(luò)（5）總線結(jié)構(gòu)采用無源傳輸媒體作為廣播總線，利用電纜抽頭將各種入網(wǎng)設(shè)備接入總線；為了防止傳輸信號的反射，總線兩端使用終接器（也稱終端適配器）。計(jì)算機(jī)終接器總線結(jié)構(gòu)示意圖2023/6/1026計(jì)算機(jī)控制技術(shù)計(jì)算機(jī)控制中的網(wǎng)絡(luò)與通訊技術(shù)全文共99頁，當(dāng)前為第26頁。6.1.4計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)絡(luò)（6）總線結(jié)構(gòu)通信方式：各個(gè)結(jié)點(diǎn)將依據(jù)一定的規(guī)則分時(shí)地使用總線來傳輸數(shù)據(jù)，發(fā)送結(jié)點(diǎn)發(fā)送的數(shù)據(jù)幀沿著總線向兩端傳播，總線上的各個(gè)結(jié)點(diǎn)都能接收到這個(gè)數(shù)據(jù)幀，并判斷是否發(fā)送給本結(jié)點(diǎn)，如果是，則該數(shù)據(jù)幀保留下來，否則丟棄該數(shù)據(jù)幀?？偩€形網(wǎng)絡(luò)的“廣播式”傳輸是依賴于數(shù)據(jù)信號沿總線向兩端傳播的特性來實(shí)現(xiàn)的?？偩€形結(jié)構(gòu)屬于分散型網(wǎng)絡(luò)，其結(jié)構(gòu)靈活，易于擴(kuò)展。一個(gè)站發(fā)生故障不會(huì)影響其它站的工作，可靠性高。

但傳送距離短。2023/6/1027計(jì)算機(jī)控制技術(shù)計(jì)算機(jī)控制中的網(wǎng)絡(luò)與通訊技術(shù)全文共99頁，當(dāng)前為第27頁。6.1.4計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)絡(luò)（7）環(huán)形結(jié)構(gòu)環(huán)接口設(shè)備通過傳輸媒體串接形成閉合環(huán)路，它們之間具有點(diǎn)到點(diǎn)的連接，入網(wǎng)設(shè)備通過環(huán)接口設(shè)備接入環(huán)路閉合回路計(jì)算機(jī)環(huán)形結(jié)構(gòu)示意圖2023/6/1028計(jì)算機(jī)控制技術(shù)計(jì)算機(jī)控制中的網(wǎng)絡(luò)與通訊技術(shù)全文共99頁，當(dāng)前為第28頁。6.1.4計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)絡(luò)（8）環(huán)形結(jié)構(gòu)所有分散結(jié)點(diǎn)用通信線路連接成環(huán)形網(wǎng)，通過逐個(gè)結(jié)點(diǎn)傳遞來達(dá)到線路共用，網(wǎng)上信息沿單方向圍繞著線路進(jìn)行循環(huán)(順時(shí)針或逆時(shí)針)。

優(yōu)點(diǎn)：環(huán)形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)屬于分散型網(wǎng)絡(luò)，環(huán)形網(wǎng)的信號經(jīng)每個(gè)中繼器整形、放大后再傳送，不但傳送距離遠(yuǎn)。而且能保證信號的質(zhì)量。缺點(diǎn)：一旦有一個(gè)中繼器出現(xiàn)故障，就會(huì)導(dǎo)致環(huán)路的斷路，使全網(wǎng)限于癱瘓，另外因?yàn)樗枪灿猛ㄐ啪€路，所以不適用于信息流量大的場合。

2023/6/1029計(jì)算機(jī)控制技術(shù)計(jì)算機(jī)控制中的網(wǎng)絡(luò)與通訊技術(shù)全文共99頁，當(dāng)前為第29頁。6.1.4計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)絡(luò)（9）混合形結(jié)構(gòu)混合形結(jié)構(gòu)是將上述各種拓補(bǔ)混合起來的結(jié)構(gòu)，常見的有樹形、環(huán)星形等。閉合回路計(jì)算機(jī)環(huán)星形結(jié)構(gòu)示意圖2023/6/1030計(jì)算機(jī)控制技術(shù)計(jì)算機(jī)控制中的網(wǎng)絡(luò)與通訊技術(shù)全文共99頁，當(dāng)前為第30頁。6.1.4計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)絡(luò)（10）選擇拓補(bǔ)結(jié)構(gòu)的考慮費(fèi)用除傳播媒體和所需設(shè)備本身的費(fèi)用之外，還應(yīng)包括安裝費(fèi)用等靈活性設(shè)備的更新、移動(dòng)和增刪結(jié)點(diǎn)的方便性可靠性主要包括媒體接觸以及個(gè)別結(jié)點(diǎn)故障對整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的影響，應(yīng)使故障檢測和故障隔離較為方便2023/6/1031計(jì)算機(jī)控制技術(shù)計(jì)算機(jī)控制中的網(wǎng)絡(luò)與通訊技術(shù)全文共99頁，當(dāng)前為第31頁。6.1.4計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)絡(luò)（11）2.局域網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議根據(jù)IEEE802標(biāo)準(zhǔn)，LAN協(xié)議參照了OSI模型的物理層和數(shù)據(jù)鏈路層，并沒有涉及到第三層至第七層。

從應(yīng)用層到網(wǎng)絡(luò)層的高層功能完全由軟件來實(shí)現(xiàn)，它提供了兩個(gè)站之間的端—端服務(wù)。而最低兩層（物理層和鏈路層）功能上基本上有硬件來完成。LAN協(xié)議把鏈路層又分成邏輯鏈路控制層LLC和介質(zhì)訪問控制層MAC。

2023/6/1032計(jì)算機(jī)控制技術(shù)計(jì)算機(jī)控制中的網(wǎng)絡(luò)與通訊技術(shù)全文共99頁，當(dāng)前為第32頁。6.1.4計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)絡(luò)（12）(1).物理層：在發(fā)送和接收時(shí)，對數(shù)據(jù)（信息）位流進(jìn)行編碼或解碼。根據(jù)IEEE802標(biāo)準(zhǔn)，基帶傳輸采用曼徹斯特編碼或差動(dòng)曼徹斯特編碼，傳輸介質(zhì)為雙絞線或同軸電纜，對于采用CSMA/CD技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行載體監(jiān)聽和沖突檢測。

(2)邏輯鏈路控制層邏輯鏈路控制層(LLC)采用IEEE802標(biāo)準(zhǔn)。LLC為高層服務(wù)，向上提供高層接口。在發(fā)送時(shí)，把數(shù)據(jù)裝配成帶有站地址段、控制段、信息段和CRC段的幀。在接受時(shí)，拆卸幀，執(zhí)行站地址識別，CRC校驗(yàn)，并把接收數(shù)據(jù)傳送給上層。LLC向下提供介質(zhì)訪問控制層的接口。

2023/6/1033計(jì)算機(jī)控制技術(shù)計(jì)算機(jī)控制中的網(wǎng)絡(luò)與通訊技術(shù)全文共99頁，當(dāng)前為第33頁。6.1.4計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)絡(luò)（13）(3).介質(zhì)訪問控制層功能：合理解決信道的分配。常用的介質(zhì)訪問控制方式有三種：沖突檢測的載波偵聽多路訪問（CSMA/CD）令牌環(huán)（TokenRing）；令牌總線（TokenBus）。

2023/6/1034計(jì)算機(jī)控制技術(shù)計(jì)算機(jī)控制中的網(wǎng)絡(luò)與通訊技術(shù)全文共99頁，當(dāng)前為第34頁。6.1.4計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)絡(luò)（14）①?zèng)_突檢測的載波偵聽多路訪問(CMSA/CD)

CSMA/CD又稱隨機(jī)訪問技術(shù)或爭用技術(shù)。主要用于總線形網(wǎng)絡(luò)。工作原理是：當(dāng)某一結(jié)點(diǎn)要發(fā)送信息時(shí)，首先要偵聽網(wǎng)絡(luò)中有無其它結(jié)點(diǎn)正發(fā)送信息，若沒有則立即發(fā)送；否則，即網(wǎng)絡(luò)中已有某結(jié)點(diǎn)發(fā)送信息（信道被占用），該結(jié)點(diǎn)就需要等待一段時(shí)間，直至信道空閑，開始發(fā)送。多個(gè)結(jié)點(diǎn)共同使用同一條線路，任何結(jié)點(diǎn)發(fā)送信息前都必須先檢查網(wǎng)絡(luò)的線路是否有信息傳輸。

2023/6/1035計(jì)算機(jī)控制技術(shù)計(jì)算機(jī)控制中的網(wǎng)絡(luò)與通訊技術(shù)全文共99頁，當(dāng)前為第35頁。6.1.4計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)絡(luò)（15）CSMA/CD技術(shù)中，需解決信道被占用時(shí)和兩個(gè)問題。確定等待時(shí)間的方法：當(dāng)某結(jié)點(diǎn)檢測到信道被占用后，繼續(xù)檢測下去，待發(fā)現(xiàn)信道空閑時(shí)，立即發(fā)送。當(dāng)某點(diǎn)檢測到信道被占用后就延遲一個(gè)隨機(jī)時(shí)間，然后再檢測。重復(fù)這一過程，直到信道空閑，開始發(fā)送。

等待占用的時(shí)間信息沖突2023/6/1036計(jì)算機(jī)控制技術(shù)計(jì)算機(jī)控制中的網(wǎng)絡(luò)與通訊技術(shù)全文共99頁，當(dāng)前為第36頁。6.1.4計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)絡(luò)（16）沖突檢測的解決辦法：當(dāng)某結(jié)點(diǎn)開始占用網(wǎng)絡(luò)信道發(fā)送信息時(shí)，該點(diǎn)再繼續(xù)對網(wǎng)絡(luò)檢測一段時(shí)間，也就是說該點(diǎn)一邊發(fā)送一邊接收，且把收到的信息和自己發(fā)送的信息進(jìn)行比較，若比較結(jié)果相同，說明發(fā)送正常進(jìn)行，可以繼續(xù)發(fā)送；若比較結(jié)果不同，說明網(wǎng)絡(luò)上還有其它結(jié)點(diǎn)發(fā)送信息，引起數(shù)據(jù)混亂，發(fā)生沖突，此時(shí)應(yīng)立即停止發(fā)送，等待一個(gè)隨機(jī)時(shí)間后，再重復(fù)以上過程。2023/6/1037計(jì)算機(jī)控制技術(shù)計(jì)算機(jī)控制中的網(wǎng)絡(luò)與通訊技術(shù)全文共99頁，當(dāng)前為第37頁。6.1.4計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)絡(luò)（17）CMSA/CD方式特點(diǎn)：原理較簡單，且技術(shù)上較易實(shí)現(xiàn)。網(wǎng)絡(luò)中各結(jié)點(diǎn)處于同等地位，無需集中控制。不能提供優(yōu)先級控制，所有結(jié)點(diǎn)都有平等競爭的能力，在網(wǎng)絡(luò)負(fù)載不重的情況下，有較高的效率，但當(dāng)網(wǎng)絡(luò)負(fù)載增大時(shí)，發(fā)送信息的等待時(shí)間加長，效率顯著降低。2023/6/1038計(jì)算機(jī)控制技術(shù)計(jì)算機(jī)控制中的網(wǎng)絡(luò)與通訊技術(shù)全文共99頁，當(dāng)前為第38頁。6.1.4計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)絡(luò)（18）②令牌環(huán)（TokenRing）令牌環(huán)（TokenRing）全稱是令牌通行環(huán)（TokenPassingRing），僅適用于環(huán)形網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。在這種方式中，令牌是控制標(biāo)志，網(wǎng)中只設(shè)一張令牌，只有獲得令牌的結(jié)點(diǎn)才能發(fā)送信息，發(fā)送完后，令牌又傳給相鄰的另一個(gè)結(jié)點(diǎn)。

2023/6/1039計(jì)算機(jī)控制技術(shù)計(jì)算機(jī)控制中的網(wǎng)絡(luò)與通訊技術(shù)全文共99頁，當(dāng)前為第39頁。6.1.4計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)絡(luò)（19）令牌傳遞的方法：令牌依次沿每個(gè)結(jié)點(diǎn)傳送，使每個(gè)結(jié)點(diǎn)都有平等發(fā)送信息的機(jī)會(huì)。令牌有“空”和“忙”兩個(gè)狀態(tài)?！翱铡北硎玖钆茮]有被占用，“忙”表示令牌正在攜帶信息發(fā)送。當(dāng)“空”的令牌傳送至正待發(fā)送信息的結(jié)點(diǎn)時(shí)，該結(jié)點(diǎn)立即發(fā)送信息并置令牌為“忙”狀態(tài)。在一個(gè)結(jié)點(diǎn)占令牌期間；其它結(jié)點(diǎn)只能處于接收狀態(tài)。當(dāng)所發(fā)信息繞環(huán)一周，并由發(fā)送結(jié)點(diǎn)清除，“忙”令牌又被置為“空”狀態(tài)，繞環(huán)傳送令牌。當(dāng)下一個(gè)結(jié)點(diǎn)要發(fā)送信息時(shí)，則下一個(gè)結(jié)點(diǎn)便得到這一令牌，并可發(fā)送信息。2023/6/1040計(jì)算機(jī)控制技術(shù)計(jì)算機(jī)控制中的網(wǎng)絡(luò)與通訊技術(shù)全文共99頁，當(dāng)前為第40頁。6.1.4計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)絡(luò)（20）令牌環(huán)的優(yōu)缺點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：能提供可調(diào)整的訪問控制方式，能提供優(yōu)先權(quán)服務(wù)，有較強(qiáng)的實(shí)時(shí)性。缺點(diǎn)：需要對令牌進(jìn)行維護(hù)，且空閑令牌的丟失將會(huì)降低環(huán)路的利用率；控制電路復(fù)雜。2023/6/1041計(jì)算機(jī)控制技術(shù)計(jì)算機(jī)控制中的網(wǎng)絡(luò)與通訊技術(shù)全文共99頁，當(dāng)前為第41頁。6.1.4計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)絡(luò)（21）②令牌總線（TokenBus）令牌總線方式主要用于總線形式中。工作原理：它把總線傳輸介質(zhì)上的各個(gè)結(jié)點(diǎn)形成一個(gè)邏輯環(huán)，即人為地給各結(jié)點(diǎn)規(guī)定一個(gè)順序(例如，可按各結(jié)點(diǎn)號的大小排列)。邏輯環(huán)中的控制方式類同于令牌環(huán)。2023/6/1042計(jì)算機(jī)控制技術(shù)計(jì)算機(jī)控制中的網(wǎng)絡(luò)與通訊技術(shù)全文共99頁，當(dāng)前為第42頁。6.1.4計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)絡(luò)（22）令牌總線優(yōu)缺點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：吞吐能力大，吞吐量隨數(shù)據(jù)傳輸速率的提高而增加；控制功能不隨電纜線長度的增加而減弱；不需沖突檢測，故信號電壓可以有較大的動(dòng)態(tài)范圍；具有一定的實(shí)時(shí)性。采用總線方式網(wǎng)絡(luò)的連網(wǎng)距離較CSMA/CD及TokenRing方式的網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)。缺點(diǎn):結(jié)點(diǎn)獲得令牌的時(shí)間開銷較大，一般一個(gè)結(jié)點(diǎn)都需要等待多次無效的令牌傳送后才能獲得令牌。

2023/6/1043計(jì)算機(jī)控制技術(shù)計(jì)算機(jī)控制中的網(wǎng)絡(luò)與通訊技術(shù)全文共99頁，當(dāng)前為第43頁。6.1.4計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)絡(luò)（23）（4）LAN網(wǎng)絡(luò)適配器LAN網(wǎng)絡(luò)適配器是實(shí)現(xiàn)LAN物理層和鏈路層的硬件接口板。只需選用幾片LAN協(xié)議專用的集成電路芯片，再外加一部分輔助電路或存儲(chǔ)器，就可以設(shè)計(jì)一塊符合IEEE802標(biāo)準(zhǔn)的LAN網(wǎng)絡(luò)接口板。2023/6/1044計(jì)算機(jī)控制技術(shù)計(jì)算機(jī)控制中的網(wǎng)絡(luò)與通訊技術(shù)全文共99頁，當(dāng)前為第44頁。6.1.4計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)絡(luò)（24）3.傳輸媒體用于局域網(wǎng)的傳輸媒體主要有有線傳輸和無線傳輸兩類有線傳輸雙絞線同軸電纜光導(dǎo)纖維（光纖）無線傳輸微波、紅外線和激光2023/6/1045計(jì)算機(jī)控制技術(shù)計(jì)算機(jī)控制中的網(wǎng)絡(luò)與通訊技術(shù)全文共99頁，當(dāng)前為第45頁。6.1.4計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)絡(luò)（25）4.傳輸技術(shù)基帶傳輸保持?jǐn)?shù)據(jù)波的原樣進(jìn)行傳輸稱為基帶傳輸，此時(shí)的數(shù)據(jù)信號為電子或者光脈沖基帶傳輸不適合于高速和遠(yuǎn)距離傳輸，除非傳輸媒體的性能很好（如光纖）寬帶傳輸采用調(diào)制的方法，以連續(xù)不斷的電磁波信號來傳輸數(shù)據(jù)信號的方法稱為寬帶傳輸寬帶傳輸可以提供較高的傳輸速率和抗干擾能力2023/6/1046計(jì)算機(jī)控制技術(shù)計(jì)算機(jī)控制中的網(wǎng)絡(luò)與通訊技術(shù)全文共99頁，當(dāng)前為第46頁。6.1.5計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)設(shè)備（1）1.中繼器負(fù)責(zé)兩個(gè)結(jié)點(diǎn)的物理層按位傳遞信息，完成信號的復(fù)制、調(diào)整和放大功能，以此來延長網(wǎng)絡(luò)的長度。

2.集線器一種特殊的中繼器，作為網(wǎng)絡(luò)傳輸介質(zhì)的中央結(jié)點(diǎn)，它克服了介質(zhì)單一通道的缺陷。以集線器為中心的優(yōu)點(diǎn)是：當(dāng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的某條線路或節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)問題時(shí)，不會(huì)影響網(wǎng)上其它結(jié)點(diǎn)的正常工作。

2023/6/1047計(jì)算機(jī)控制技術(shù)計(jì)算機(jī)控制中的網(wǎng)絡(luò)與通訊技術(shù)全文共99頁，當(dāng)前為第47頁。6.1.5計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)設(shè)備（2）3.網(wǎng)橋網(wǎng)橋是連接兩個(gè)局域網(wǎng)的設(shè)備，工作在數(shù)據(jù)鏈路層，用它可以完成具有相同或相似體系結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的連接。網(wǎng)橋是為各種局域網(wǎng)存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)而設(shè)計(jì)的，網(wǎng)橋可以將不同的局域網(wǎng)連在一起，組成一個(gè)擴(kuò)展的局域網(wǎng)。

2023/6/1048計(jì)算機(jī)控制技術(shù)計(jì)算機(jī)控制中的網(wǎng)絡(luò)與通訊技術(shù)全文共99頁，當(dāng)前為第48頁。6.1.5計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)設(shè)備（3）4.交換機(jī)交換機(jī)是一種具有使用簡單、價(jià)格低、性能高等特點(diǎn)的交換產(chǎn)品，體現(xiàn)了橋接技術(shù)的復(fù)雜交換技術(shù)，和網(wǎng)橋一樣也是工作在數(shù)據(jù)鏈路層。與網(wǎng)橋相比不同點(diǎn)是：交換機(jī)存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)延遲小，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了網(wǎng)橋互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)之間的轉(zhuǎn)發(fā)性能。

2023/6/1049計(jì)算機(jī)控制技術(shù)計(jì)算機(jī)控制中的網(wǎng)絡(luò)與通訊技術(shù)全文共99頁，當(dāng)前為第49頁。6.1.5計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)設(shè)備（4）5.路由器路由器是一種典型的網(wǎng)絡(luò)層設(shè)備，它在兩個(gè)局域網(wǎng)之間轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包，完成網(wǎng)絡(luò)層的中繼任務(wù)，路由器負(fù)責(zé)在兩個(gè)局域網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)層間按包傳輸數(shù)據(jù)。路由器的主要工作是為經(jīng)過路由器的每個(gè)數(shù)據(jù)包尋找一條最佳傳輸路徑，并將該數(shù)據(jù)包有效地傳送到目的站點(diǎn)。

2023/6/1050計(jì)算機(jī)控制技術(shù)計(jì)算機(jī)控制中的網(wǎng)絡(luò)與通訊技術(shù)全文共99頁，當(dāng)前為第50頁。6.1.5計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)設(shè)備（5）6.網(wǎng)關(guān)網(wǎng)關(guān)是連接兩個(gè)協(xié)議差別很大的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)時(shí)使用的設(shè)備。它可以將具有不同體系結(jié)構(gòu)的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)連接在一起，網(wǎng)關(guān)屬于最高層（應(yīng)用層）的設(shè)備。有些網(wǎng)關(guān)可以通過軟件來實(shí)現(xiàn)協(xié)議的轉(zhuǎn)換，并起到與硬件類似的作用，但這是以消耗機(jī)器的資源為代價(jià)來實(shí)現(xiàn)的。2023/6/1051計(jì)算機(jī)控制技術(shù)計(jì)算機(jī)控制中的網(wǎng)絡(luò)與通訊技術(shù)全文共99頁，當(dāng)前為第51頁。6.2Unit2

數(shù)據(jù)通信技術(shù)

DataCommunicationTechnology計(jì)算機(jī)控制中的網(wǎng)絡(luò)與通訊技術(shù)全文共99頁，當(dāng)前為第52頁。本節(jié)主要內(nèi)容數(shù)據(jù)通訊的基礎(chǔ)知識數(shù)據(jù)通信中的檢錯(cuò)與糾錯(cuò)2023/6/1053計(jì)算機(jī)控制技術(shù)計(jì)算機(jī)控制中的網(wǎng)絡(luò)與通訊技術(shù)全文共99頁，當(dāng)前為第53頁。6.2.1數(shù)據(jù)通信的基礎(chǔ)知識(1)1.數(shù)據(jù)通信概述計(jì)算機(jī)與計(jì)算機(jī)之間、計(jì)算機(jī)與儀器設(shè)備之間的數(shù)據(jù)交換稱為數(shù)據(jù)通信。

需要一個(gè)通信網(wǎng)絡(luò)(如電話交換網(wǎng)、用戶電報(bào)網(wǎng)及專用通信網(wǎng)絡(luò))來傳輸數(shù)據(jù)信號，并且與數(shù)據(jù)處理相關(guān)。2023/6/1054計(jì)算機(jī)控制技術(shù)計(jì)算機(jī)控制中的網(wǎng)絡(luò)與通訊技術(shù)全文共99頁，當(dāng)前為第54頁。6.2.1數(shù)據(jù)通信的基礎(chǔ)知識(2)(1)通信系統(tǒng)模型任何一個(gè)通信系統(tǒng)都可以借助如圖所示的通信系統(tǒng)模型來抽象地進(jìn)行描述。噪聲N(t)輸出數(shù)據(jù)d’或信號d’(t)

信息源發(fā)信機(jī)傳輸媒介噪聲源收信機(jī)受信者通信系統(tǒng)模型示意框圖輸入數(shù)據(jù)d或信號d(t)發(fā)送信號s(t)接收信號

r(t)2023/6/1055計(jì)算機(jī)控制技術(shù)計(jì)算機(jī)控制中的網(wǎng)絡(luò)與通訊技術(shù)全文共99頁，當(dāng)前為第55頁。6.2.1數(shù)據(jù)通信的基礎(chǔ)知識(3)(2)模擬通信、數(shù)字通信和數(shù)據(jù)通信通信傳輸?shù)男畔⒄Z音、圖像、文字、數(shù)據(jù)等信息的類別連續(xù)信息信息的狀態(tài)隨時(shí)間而連續(xù)變化離散信息信息的狀態(tài)是可列的或是離散的通信中的兩種基本傳輸信號模擬信號和數(shù)字信號2023/6/1056計(jì)算機(jī)控制技術(shù)計(jì)算機(jī)控制中的網(wǎng)絡(luò)與通訊技術(shù)全文共99頁，當(dāng)前為第56頁。6.2.1數(shù)據(jù)通信的基礎(chǔ)知識(4)模擬通信以模擬信號作為載體來傳輸信息數(shù)字通信以數(shù)字信號作為載體來傳輸信息稱為數(shù)字通信數(shù)據(jù)通信若信息源產(chǎn)生的是數(shù)據(jù)，則整個(gè)通信過程稱為數(shù)據(jù)通信。（a）模擬信號

t

u01001（b）數(shù)字信號

t

u傳輸信號示意圖2023/6/1057計(jì)算機(jī)控制技術(shù)計(jì)算機(jī)控制中的網(wǎng)絡(luò)與通訊技術(shù)全文共99頁，當(dāng)前為第57頁。6.2.1數(shù)據(jù)通信的基礎(chǔ)知識(5)(3)數(shù)據(jù)編碼或調(diào)制數(shù)據(jù)編碼在通信系統(tǒng)中，為實(shí)現(xiàn)正常通信，要對二進(jìn)制碼和字符的對應(yīng)關(guān)系作一個(gè)統(tǒng)一的規(guī)定，這種規(guī)定即稱為編碼?？刂谱址绹畔⒔粨Q標(biāo)準(zhǔn)碼ASCII碼擴(kuò)展ASCII碼2023/6/1058計(jì)算機(jī)控制技術(shù)計(jì)算機(jī)控制中的網(wǎng)絡(luò)與通訊技術(shù)全文共99頁，當(dāng)前為第58頁。6.2.1數(shù)據(jù)通信的基礎(chǔ)知識(6)調(diào)制將數(shù)據(jù)信號轉(zhuǎn)換成能在模擬信道上傳輸?shù)哪M信號振幅調(diào)制ASK(AmplitudeShiftKeying）用原始脈沖信號去控制載波的振幅變化頻率調(diào)制FSK(FrequencyShiftKeying)用原始脈沖信號去控制載波的頻率變化相位調(diào)制PSK(PhaseShiftKeying）用原始脈沖信號去控制載波的相位變化2023/6/1059計(jì)算機(jī)控制技術(shù)計(jì)算機(jī)控制中的網(wǎng)絡(luò)與通訊技術(shù)全文共99頁，當(dāng)前為第59頁。6.2.1數(shù)據(jù)通信的基礎(chǔ)知識(7)三種調(diào)制信號示意圖11110000原始信號（a）調(diào)幅（b）調(diào)頻（c）調(diào)頻（d）調(diào)相（e）調(diào)相2023/6/1060計(jì)算機(jī)控制技術(shù)計(jì)算機(jī)控制中的網(wǎng)絡(luò)與通訊技術(shù)全文共99頁，當(dāng)前為第60頁。6.2.1數(shù)據(jù)通信的基礎(chǔ)知識(8)2.數(shù)據(jù)傳輸方式(1)基帶傳輸與頻帶傳輸基帶是指電信號所固有的頻帶，直接將這些電脈沖信號進(jìn)行傳輸，就稱為基帶傳輸，它不適合遠(yuǎn)距離傳輸先進(jìn)行調(diào)制使其頻率變窄，再傳輸，則稱為頻帶傳輸(2)串行傳輸與并行傳輸數(shù)據(jù)在一個(gè)信道上按位依次傳輸?shù)姆绞椒Q為串行傳輸數(shù)據(jù)在多個(gè)信道上同時(shí)傳輸?shù)姆绞椒Q為并行傳輸2023/6/1061計(jì)算機(jī)控制技術(shù)計(jì)算機(jī)控制中的網(wǎng)絡(luò)與通訊技術(shù)全文共99頁，當(dāng)前為第61頁。6.2.1數(shù)據(jù)通信的基礎(chǔ)知識(9)(3)同步技術(shù)同步是指接收端要按照發(fā)送端所發(fā)送的每個(gè)碼元的起止時(shí)間來接收數(shù)據(jù)，也就是接收端和發(fā)送端要在時(shí)間上取得一致。常用的同步方式有兩種：起停同步技術(shù)，與其相對應(yīng)的傳輸方式稱異步通信方式自同步方式，與其相對應(yīng)的傳輸方式稱為同步通信方式。

2023/6/1062計(jì)算機(jī)控制技術(shù)計(jì)算機(jī)控制中的網(wǎng)絡(luò)與通訊技術(shù)全文共99頁，當(dāng)前為第62頁。6.2.1數(shù)據(jù)通信的基礎(chǔ)知識(10)①異步通信方式異步通信方式ASYNC（AsynchronousDataCommunication）每次傳送一個(gè)字符的數(shù)據(jù)。用一個(gè)起始位表示傳輸字符的開始，用1至2個(gè)停止位表示字符的結(jié)束，一個(gè)字符構(gòu)成一幀信息，如圖所示。發(fā)送端發(fā)送時(shí)，從低位到高位逐位順序發(fā)送。

2023/6/1063計(jì)算機(jī)控制技術(shù)計(jì)算機(jī)控制中的網(wǎng)絡(luò)與通訊技術(shù)全文共99頁，當(dāng)前為第63頁。圖6.10異步通信信息幀格式6.2.1數(shù)據(jù)通信的基礎(chǔ)知識(11)異步通信信息幀格式2023/6/1064計(jì)算機(jī)控制技術(shù)計(jì)算機(jī)控制中的網(wǎng)絡(luò)與通訊技術(shù)全文共99頁，當(dāng)前為第64頁。6.2.1數(shù)據(jù)通信的基礎(chǔ)知識(12)發(fā)送時(shí)鐘和接收時(shí)鐘圖6.11發(fā)送、接收時(shí)鐘和信息位2023/6/1065計(jì)算機(jī)控制技術(shù)計(jì)算機(jī)控制中的網(wǎng)絡(luò)與通訊技術(shù)全文共99頁，當(dāng)前為第65頁。6.2.1數(shù)據(jù)通信的基礎(chǔ)知識(13)接收端同步接收信息的方法

圖6.12接收端同步采樣（n=16）2023/6/1066計(jì)算機(jī)控制技術(shù)計(jì)算機(jī)控制中的網(wǎng)絡(luò)與通訊技術(shù)全文共99頁，當(dāng)前為第66頁。6.2.1數(shù)據(jù)通信的基礎(chǔ)知識(14)異步通信存在的問題在異步通信中，每個(gè)字符要用起始位和停止位作為字符開始和結(jié)束的標(biāo)志，因而數(shù)據(jù)傳送效率低。為了保證收、發(fā)同步，克服Rc與Tc之間的微小偏差，信息位寬度Td=nTc，一般取n為16、32、64等，這樣降低了信息傳送速率。2023/6/1067計(jì)算機(jī)控制技術(shù)計(jì)算機(jī)控制中的網(wǎng)絡(luò)與通訊技術(shù)全文共99頁，當(dāng)前為第67頁。6.2.1數(shù)據(jù)通信的基礎(chǔ)知識(15)②同步通信方式同步通信SYNC（SynchronousDataCommunication）每次傳送n個(gè)字符的數(shù)據(jù)塊。用一個(gè)或兩個(gè)同步字符表示傳送數(shù)據(jù)塊的開始，接著就是n個(gè)字符的數(shù)據(jù)塊，字符之間不允許有空隙，當(dāng)沒有字符可發(fā)送時(shí)，則連續(xù)發(fā)送同步字符，如圖所示。

2023/6/1068計(jì)算機(jī)控制技術(shù)計(jì)算機(jī)控制中的網(wǎng)絡(luò)與通訊技術(shù)全文共99頁，當(dāng)前為第68頁。6.2.1數(shù)據(jù)通信的基礎(chǔ)知識(16)同步字符單同步選擇一個(gè)特殊的8位二進(jìn)制碼（如01111110）作為同步字符，稱單同步字符雙同步選擇兩個(gè)連續(xù)的8位二進(jìn)制碼作為同步字符，稱雙同步字符為了保證收、發(fā)同步，收、發(fā)雙方必須使用相同的同步字符。2023/6/1069計(jì)算機(jī)控制技術(shù)計(jì)算機(jī)控制中的網(wǎng)絡(luò)與通訊技術(shù)全文共99頁，當(dāng)前為第69頁。6.2.1數(shù)據(jù)通信的基礎(chǔ)知識(17)工作過程圖6.14同步通信的編碼、解碼示意圖2023/6/1070計(jì)算機(jī)控制技術(shù)計(jì)算機(jī)控制中的網(wǎng)絡(luò)與通訊技術(shù)全文共99頁，當(dāng)前為第70頁。6.2.1數(shù)據(jù)通信的基礎(chǔ)知識(18)與異步通信相比：同步通信的信息幀包括同步字符和數(shù)據(jù)塊，而同步字符只有8位或16位，數(shù)據(jù)塊可以任意字節(jié)長，所以數(shù)據(jù)傳送效率高于異步通信。發(fā)送時(shí)鐘周期Tc等于傳送數(shù)據(jù)位的寬度(相當(dāng)于異步通信的n=1)，故信息傳送速率也高于異步通信。傳送的編碼數(shù)據(jù)中自帶時(shí)鐘信息，保證了收、發(fā)雙方的絕對同步造成了同步通信的硬件比異步通信復(fù)雜。2023/6/1071計(jì)算機(jī)控制技術(shù)計(jì)算機(jī)控制中的網(wǎng)絡(luò)與通訊技術(shù)全文共99頁，當(dāng)前為第71頁。6.2.1數(shù)據(jù)通信的基礎(chǔ)知識(19)（4）通信線路的通信方式

全雙工由兩根不同的傳輸線傳送，通信雙方都能在同一時(shí)刻進(jìn)行發(fā)送和接收操作

半雙工用同一根傳輸線既作接收又作發(fā)送，雖然數(shù)據(jù)可在兩個(gè)方向上傳送，但通信雙方不能同時(shí)發(fā)送和接收。單工數(shù)據(jù)只能從一方發(fā)送的另一方，數(shù)據(jù)流向固定

2023/6/1072計(jì)算機(jī)控制技術(shù)計(jì)算機(jī)控制中的網(wǎng)絡(luò)與通訊技術(shù)全文共99頁，當(dāng)前為第72頁。6.2.1數(shù)據(jù)通信的基礎(chǔ)知識(20)（5）傳輸速率在并行通信中，傳輸速率是以每秒多少字節(jié)(B/s)來表示的。在串行通信中，傳輸速率是用波特率來表示的。波特率是指單位時(shí)間內(nèi)傳送二進(jìn)制數(shù)據(jù)的位數(shù)，其單位是位/秒(b/s)。2023/6/1073計(jì)算機(jī)控制技術(shù)計(jì)算機(jī)控制中的網(wǎng)絡(luò)與通訊技術(shù)全文共99頁，當(dāng)前為第73頁。6.2.1數(shù)據(jù)通信的基礎(chǔ)知識(21)多路復(fù)用技術(shù)把多路信號用一條信道進(jìn)行傳輸，以提高效率頻分多路復(fù)用把信道的頻譜分割成若干個(gè)互不重疊的小頻段，每條小頻段都可以看作是一條子信道時(shí)分多路復(fù)用信道的傳輸時(shí)間分割成許多時(shí)間段，這種方法接收端與發(fā)送端的時(shí)序必須嚴(yán)格同步2023/6/1074計(jì)算機(jī)控制技術(shù)計(jì)算機(jī)控制中的網(wǎng)絡(luò)與通訊技術(shù)全文共99頁，當(dāng)前為第74頁。6.2.2數(shù)據(jù)通信中的檢錯(cuò)與糾錯(cuò)(1)差錯(cuò)檢測技術(shù)的原理發(fā)送方在發(fā)送數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，生成某些校驗(yàn)編碼，然后將該校驗(yàn)編碼附加在數(shù)據(jù)后面一起發(fā)送接收方收到數(shù)據(jù)和校驗(yàn)碼后，用校驗(yàn)碼對收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行檢驗(yàn)，以確立本次傳輸是否正確差錯(cuò)檢測技術(shù)的核心是校驗(yàn)編碼2023/6/1075計(jì)算機(jī)控制技術(shù)計(jì)算機(jī)控制中的網(wǎng)絡(luò)與通訊技術(shù)全文共99頁，當(dāng)前為第75頁。6.2.2數(shù)據(jù)通信中的檢錯(cuò)與糾錯(cuò)(2)1．檢驗(yàn)編碼方法奇/偶校驗(yàn)編碼循環(huán)冗余校驗(yàn)編碼恒比校驗(yàn)編碼2023/6/1076計(jì)算機(jī)控制技術(shù)計(jì)算機(jī)控制中的網(wǎng)絡(luò)與通訊技術(shù)全文共99頁，當(dāng)前為第76頁。6.2.2數(shù)據(jù)通信中的檢錯(cuò)與糾錯(cuò)(3)（1）.奇/偶校驗(yàn)奇校驗(yàn)報(bào)文加上校驗(yàn)位后應(yīng)保證“1”碼元個(gè)數(shù)為奇數(shù)偶校驗(yàn)報(bào)文加上校驗(yàn)位后應(yīng)保證“1”碼元個(gè)數(shù)為偶數(shù)奇偶校驗(yàn)方法只有在出錯(cuò)碼元個(gè)數(shù)是奇數(shù)的情況下才有效，當(dāng)出錯(cuò)碼元個(gè)數(shù)成偶數(shù)時(shí)，此法無能為力2023/6/1077計(jì)算機(jī)控制技術(shù)計(jì)算機(jī)控制中的網(wǎng)絡(luò)與通訊技術(shù)全文共99頁，當(dāng)前為第77頁。6.2.2數(shù)據(jù)通信中的檢錯(cuò)與糾錯(cuò)(4)(2)循環(huán)冗余校驗(yàn)CRC(CyclicRedundancyCheck)圖6.15CRC校驗(yàn)示意圖2023/6/1078計(jì)算機(jī)控制技術(shù)計(jì)算機(jī)控制中的網(wǎng)絡(luò)與通訊技術(shù)全文共99頁，當(dāng)前為第78頁。6.2.2數(shù)據(jù)通信中的檢錯(cuò)與糾錯(cuò)(5)循環(huán)冗余校驗(yàn)的檢驗(yàn)?zāi)芰εc生成多項(xiàng)式有關(guān)。目前人們已經(jīng)設(shè)計(jì)了許多生成多項(xiàng)式，下面三個(gè)多項(xiàng)式已成為國際標(biāo)準(zhǔn)：CRC-12：G(x)=x12+x11+x3+x2+x+1CRC-16：G(x)=x16+x15+x2+1CRC-CITT：G(x)=x16+x12+x5+12023/6/1079計(jì)算機(jī)控制技術(shù)計(jì)算機(jī)控制中的網(wǎng)絡(luò)與通訊技術(shù)全文共99頁，當(dāng)前為第79頁。6.2.2數(shù)據(jù)通信中的檢錯(cuò)與糾錯(cuò)(6)（3）恒比碼恒比碼通訊時(shí)不是原碼傳送，而是對待發(fā)送的數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼，使編碼后的每一個(gè)字節(jié)（或每一碼組）中，“1”和“0”的個(gè)數(shù)之比保持恒定檢測能力當(dāng)碼組中任何位置上出現(xiàn)奇數(shù)個(gè)差錯(cuò)時(shí)，因?yàn)槠茐牧?和0的恒比關(guān)系，所以能被檢測出來比一般的奇偶校驗(yàn)有較強(qiáng)的檢錯(cuò)能力2023/6/1080計(jì)算機(jī)控制技術(shù)計(jì)算機(jī)控制中的網(wǎng)絡(luò)與通訊技術(shù)全文共99頁，當(dāng)前為第80頁。6.2.2數(shù)據(jù)通信中的檢錯(cuò)與糾錯(cuò)(7)2．糾錯(cuò)方式重發(fā)糾錯(cuò)方式發(fā)送端發(fā)送能夠檢錯(cuò)的信息碼（如奇偶校驗(yàn)碼），接收端根據(jù)該碼的編碼規(guī)則，判斷傳輸中有無錯(cuò)誤，并把判斷結(jié)果反饋給發(fā)送端。如果傳輸錯(cuò)，則再次發(fā)送，直到接收端認(rèn)為正確為止。

2023/6/1081計(jì)算機(jī)控制技術(shù)計(jì)算機(jī)控制中的網(wǎng)絡(luò)與通訊技術(shù)全文共99頁，當(dāng)前為第81頁。6.2.2數(shù)據(jù)通信中的檢錯(cuò)與糾錯(cuò)(8)自動(dòng)糾錯(cuò)方式發(fā)送端發(fā)送能夠糾錯(cuò)的信息碼，而不僅僅是檢錯(cuò)的信息碼。接收端收到該碼后，通過譯碼不僅能發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤，而且能自動(dòng)地糾正傳輸中的錯(cuò)誤。但是，糾錯(cuò)位數(shù)有限，如果為了糾正比較多的錯(cuò)誤，則要求附加的冗余碼比基本信息碼多，因而傳輸效率低，譯碼設(shè)備也比較復(fù)雜。

2023/6/1082計(jì)算機(jī)控制技術(shù)計(jì)算機(jī)控制中的網(wǎng)絡(luò)與通訊技術(shù)全文共99頁，當(dāng)前為第82頁。6.2.2數(shù)據(jù)通信中的檢錯(cuò)與糾錯(cuò)(9)混合糾錯(cuò)方式發(fā)送端發(fā)送的信息碼不僅能發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤，而且還具有一定的糾錯(cuò)能力。接收端收到該碼后，如果錯(cuò)誤位數(shù)在糾錯(cuò)能力以內(nèi)，則自動(dòng)地進(jìn)行糾錯(cuò)；如果錯(cuò)誤多，超出了糾錯(cuò)能力，則接收端要求發(fā)送端重發(fā)，直到正確為止。

2023/6/1083計(jì)算機(jī)控制技術(shù)計(jì)算機(jī)控制中的網(wǎng)絡(luò)與通訊技術(shù)全文共99頁，當(dāng)前為第83頁。6.3Unit3

工業(yè)控制計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信

ComputerNetworkandDataCommunicationofIndustryControl計(jì)算機(jī)控制中的網(wǎng)絡(luò)與通訊技術(shù)全文共99頁，當(dāng)前為第84頁。本節(jié)主要內(nèi)容現(xiàn)場總線技術(shù)工業(yè)以太網(wǎng)工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀2023/6/1085計(jì)算機(jī)控制技術(shù)計(jì)算機(jī)控制中的網(wǎng)絡(luò)與通訊技術(shù)全文共99頁，當(dāng)前為第85頁。6.3工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)與通信在功能上，工業(yè)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)可分為：信息網(wǎng)位于工業(yè)網(wǎng)的上層，是企業(yè)數(shù)據(jù)共享和傳輸?shù)妮d體主要采用以太網(wǎng)技術(shù)；控制網(wǎng)位于工業(yè)網(wǎng)的下層，與信息網(wǎng)緊密地集成在一起，具有獨(dú)立性和完整性主要采用現(xiàn)場總線。

2023/6/1086計(jì)算機(jī)控制技術(shù)計(jì)算機(jī)控制中的網(wǎng)絡(luò)與通訊技術(shù)全文共99頁，當(dāng)前為第86頁。6.3.1現(xiàn)場總線（1）現(xiàn)場總線是應(yīng)用在生產(chǎn)現(xiàn)場，在微機(jī)化測量控制設(shè)備間實(shí)現(xiàn)雙向串行多節(jié)點(diǎn)的數(shù)字通訊系統(tǒng)，又稱為開放式、數(shù)字化、多點(diǎn)通訊的低層控制網(wǎng)絡(luò)，被譽(yù)為自動(dòng)化領(lǐng)域的計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)。它把各個(gè)分散的測量控制設(shè)備轉(zhuǎn)換為網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，以現(xiàn)場總線為紐帶，連接成為可以互相通信、溝通信息、共同完成自控任務(wù)的網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)。2023/6/1087計(jì)算機(jī)控制技術(shù)計(jì)算機(jī)控制中的網(wǎng)絡(luò)與通訊技術(shù)全文共99頁，當(dāng)前為第87頁。6.3.1現(xiàn)場總線（2）現(xiàn)場總線的特征：現(xiàn)場設(shè)備已成為以微處理器為核心的數(shù)字化設(shè)備，彼此通過傳輸媒體（雙絞線、同軸電纜或光纖）以總線拓?fù)湎噙B。網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通信采用基帶傳輸（即數(shù)字信號傳輸），數(shù)據(jù)傳輸速率高（為Mbit/s或10Mbit/s級），實(shí)時(shí)性好，抗干擾能力強(qiáng)；

廢棄了集散控制系統(tǒng)（DCS）中的I/O控制站，將這一級功能分配給通信網(wǎng)絡(luò)完成。2023/6/1088計(jì)算機(jī)控制技術(shù)計(jì)算機(jī)控制中的網(wǎng)絡(luò)與通訊技術(shù)全文共99頁，當(dāng)前為第88頁。6.3.1現(xiàn)場總線（3）現(xiàn)場總線的特征：分散的功能模塊，便于系統(tǒng)維護(hù)、管理與擴(kuò)展，提高可靠性。開放式互連結(jié)構(gòu)，既可與同層網(wǎng)絡(luò)相連，也可通過網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備與控制級網(wǎng)絡(luò)或管理信息級網(wǎng)絡(luò)相連?；ゲ僮餍裕谧袷赝煌ㄐ艆f(xié)議的前提下，可將不同廠家的現(xiàn)場設(shè)備產(chǎn)品統(tǒng)一組態(tài)，構(gòu)成所需要的網(wǎng)絡(luò)

。2023/6/1089計(jì)算機(jī)控制技術(shù)計(jì)算機(jī)控制中的網(wǎng)絡(luò)與通訊技術(shù)